网络型机舱监控与报警系统集中型系统集散型系统全分布式

概述集中型系统集散型系统采用单台计算机集中处理，可靠性较差，计算机发生故障，整个系统完全瘫痪。全分布式系统随着现场总线技术的完善，采用现场总线作为各个子系统的内部控制网络，上层网络采用局域网。3.2网络型机舱监控与报警系统采用集中和分散相结合的系统结构，将监视任务分散给多台微机子系统，并与上层计算机进行通讯，实现集中管理和信息共享。国外典型代表国内典型代表挪威KONGSBERG公司的K-Chief系列综合监控与报警系统德国SAM电子公司的MCS

2200系列船舶监控系统英国Rolls-Royce公司的ACON综合自动化系统日本JRCS公司船舶机舱监控报警系统上海驷博集团的SB-2001微机监测报警系统上海三进科技发展有限公司的CJBW

3200系列监测报警系统3.2网络型机舱监控与报警系统DataChief

C20K-Chief

500K-Chief

600/700在现代远洋商船中，以挪威KONGSBERG公司生产的K-Chief系列机舱综合监控与报警系统占据的市场份额最大。3.2网络型机舱监控与报警系统3.2.1K-Chief

600监视与报警系统的组成与结构分布式处理单元（DPU）操作站（OS）系统组成值班呼叫系统（WCS）其他辅助设备（UPS、SWITCH、LOS、MOS）网络结构双CAN网

+

双Ethernet网3.2.1K-Chief

600监视与报警系统的组成与结构双CAN网

+

双Ethernet网PrinterUPSCANBus

3Ethernet

2Ethernet

1CANBus

2CANBus

1WBUWCURDi-32RDi-32RDo-16RAi-16dPSCRAi-16RAo-8RAi-10tcLOSRIO-C4.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.集控室机舱住 舱WCU驾驶台MOS3.2.1K-Chief

600监视与报警系统的组成与结构分布式处理单元（DPU）PrinterUPSCANBus

3CANBus

2CANBus

1Ethernet

2Ethernet

1WBUWCURDi-32RDi-32RDo-16RAi-16dPSC.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.集控室机舱住 舱WCU驾驶台作用二通过CAN总线与上层网络相连，从而实现上层网络对机舱设备的监视和控制。作用一作为传感器和执行器的I/O接口，直接与传感器和执行器相连；RDi-32RDi-32RIO-C4LOSMOS3.2.1K-Chief

600监视与报警系统的组成与结构操作站（OS）PrinterUPSCANBus

3Ethernet

2Ethernet

1CANBus

2CANBus

1WBUWCURDi-32RDi-32RDo-16RAi-16dPSC.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.集控室机舱住 舱WCU驾驶台RDi-32RDi-32RIO-C4LOSMOSOS由PC机、监控室控制板OCP(或者普通PC机键盘)、触摸屏，CRP（可选）显示屏和打印机组成。3.2.1K-Chief

600监视与报警系统的组成与结构值班呼叫系统（WCS）PrinterUPSCANBus

3Ethernet

2Ethernet

1CANBus

2CANBus

1WBUWCURDi-32RDi-32RDo-16RAi-16dPSC.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.集控室机舱住 舱WCU驾驶台RDi-32RDi-32RIO-C4LOSMOS3.2.1K-Chief

600监视与报警系统的组成与结构其他辅助设备（UPS、SWITCH、LOS、MOS）PrinterUPSCANBus

3CANBus

2CANBus

1Ethernet

2Ethernet

1WBUWCURDi-32RDi-32RDo-16RAi-16dPSC.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.集控室机舱住 舱WCU驾驶台RDi-32RDi-32RIO-C4LOSMOS3.2.2分布式处理单元（DPU）作为传感器或执行机构的接口，对来自模拟量、开关量传感器的信号进行处理、监视与报警，或向不同设备输出模拟量、开关量控制信号。主要功能1DPU是采用模块化设计，且具有通信功能的智能化远程I/O单元，是K-Chief600系统的核心组成部分。以微处理器为核心，采用单电路板结构。分布在机舱各处.主要功能2DPU通过双芯屏蔽电缆或双绞线等连接到双冗余CAN总线，实现DPU单元之间的互联以及DPU单元与OS和LOS之间的数据通信。ROS通过网络能对DPU的工作状态进行连续监视，并可通过网络向各个DPU下载相应的软件和参数，使得不同的DPU具有相应的不同功能。监视报警功能、控制功能、安全保护功能、或综合功能。3.2.2分布式处理单元（DPU）3.2.2分布式处理单元（DPU）分类DPU模拟量输入模块（RAi-16）开关量输入模块（RDi-32、RDi-32A）其他特殊模块（dPSC、PSS、MSI、MEI、DGUMEI、DGU、ESU、RPME）模拟量输出模块（RAo-8）按照数据输入输出类型的不同，分为8类：开关量输出模块（RDo-16）输入输出混合模块（RIO-C1、RIO-C2

、RIO-C3

、RIO-C4

）热电偶输入模块（RAi-10tc）3.2.2分布式处理单元（DPU）1 模拟量输入模块（RAi-16）具有16个通道的模拟量输入输入类型可以是电压、电流或电阻信号具有量程和量纲转换、参数越限报警功能包含一个计数器通道，计数频率为5~500HZAi是Analog

input（即模拟量输入）的缩写，16表示该模块有16个通道的模拟量输入，即可以接16路模拟量信号适用于检测机舱的各种温度、压力、液位和转速等模拟量信号3.2.2分布式处理单元（DPU）2 热电偶输入模块（RAi-10tc）具有10个输入通道具有内建的热电偶冷端补偿和量程、量纲转换功能和参数越限报警功能。tc是

Thermocouple（热电偶）的缩写，10表示该模块可以接10路热电偶输入信号适用于检测柴油机的排烟温度3.2.2分布式处理单元（DPU）3 模拟量输出模块（RAo-8）具有8个输出通道输出信号可选定为±10VDC或±20mAAo是Analogue

output（即模拟量输出）的缩写，8表示该模块有8个通道的模拟量输出适用于模拟量指示输出和控制量信号输出3.2.2分布式处理单元（DPU）4 开关量输入模块（RDi-32、RDi-32A）RDi-32为触点输入，RDi-32A为24V

AC或24V

DC电压信号输入能够发出开关量报警，并由发光二极管（LED）指示每个输入通道的输入状态。适用于检测各种机舱设备的运行状态、阀门位置等开关量信号。Di是Digital

input（即开关量输入）的缩写，32表示该模块有32个通道的开关量输入。3.2.2分布式处理单元（DPU）5 开关量输出模块（RDo-16）具有16个输出通道设有LED指示每个通道的输出状态最大输出电压为230VAC，最大输出电流为3安培（电阻性负载），支持脉冲输出Do是Digital

output（即开关量输出）的缩写，16表示该模块有16个通道的开关量输出。适用于各种开关量指示输出和开关量控制信号的输出。3.2.2分布式处理单元（DPU）6 输入输出混合模块（RIO-C1、RIO-C2

）RIO-C1具有AI/DI、

AO/DO和脉冲输入功能，适用于对发电机组的监测和控制RIO-C2包含8个DI和8个DO，适用于泵和阀门的控制混合模块是指单个模块中既包含模拟量或开关量输入通道，又包含模拟量或开关量的输出通道。3.2.2分布式处理单元（DPU）6 输入输出混合模块（RIO-C3

）专用于发电机的安全保护其输入输出通道设计成可与各种电流、电压变换装置以及配电板设备进行连接具有短路、过流、逆功率自动脱扣和有功功率、功率因数计算等功能发电机安全保护模块（

RIO-C3

）3.2.2分布式处理单元（DPU）发电机并车、发电柴油机起停、转速定值控制发电机功率计算、机组间负荷分配主配电板仪表驱动柴油机预润滑控制（可选）燃油选择控制（可选）发电机电压定值控制（可选）6 输入输出混合模块（RIO-C4

）发电机监控模块（RIO-C4

）7 其他特殊模块（dPSC、PSS和MSI）dPSC是一个具有双处理器的网段控制器，全称为dual

ProcessSegment

Controller，用于CAN网络的扩展；PSS类似以太网的集线器HUB，全称为Process

Segment

Starcoupler，用于CAN总线分支，此外还具有分段隔离的作用；MSI是Multi

Serial

Interface的简称，当系统中的RS-422/485通信接口不够用时，可采用MSI来实现K-Chief

600与其他设备的数据连接。3.2.2分布式处理单元（DPU）3.2.2分布式处理单元（DPU）这四个模块是专门用于主机遥控系统的DPU模块，分别用作遥控系统和主机的接口单元、数字调速器、安全保护单元和转速检测单元，请参见主机遥控系统部分。7 其他特殊模块（MEI、DGU、ESU和RPME）3.2.3网关定义转换不同网络类型或不同网段之间的不同通讯协议或在不同数据格式之间进行数据翻译的设施。K-Chief600

两种网关1.

系统网关（System

Gateway

,SGW)2.

双处理网段控制器（dualProcessSegment

Controller，dPSC）3.2.3网关是CAN总线网和Ethernet网之间的网关，双冗余设计，实现CAN与Ethernet之间冗余连接。主要任务1.接受来自于CAN总线的信息，对ROS进行刷新2.管理从ROS发送到DPU或LOS的操作指令、参数和程序1 系统网关（SWG）3.2.3网关PrinterUPSCANBus

3Ethernet

2Ethernet

1CANBus

2CANBus

1WBUWCURDi-32RDi-32RDo-16RAi-16dPSCRDi-32RDi-32RDi-32LOSRIO-C4.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.集控室机舱住 舱WCU驾驶台MOS3.2.3网关当系统规模较大（DPU超过110个）或特殊需要时，CAN网络被扩展成上下两层，上层叫全局CAN总线（Global

CAN

Bus），下层为局部CAN总线（LocalCAN

Bus）。dPSC就是用于扩展局部CAN总线的专门设备2 双处理网段控制器（dPSC）主要任务1.处理来自于局部CAN总线的信息并将其送往全局CAN总线，进而通过SGW供OS使用。2.管理SGW或OS发送到局部CAN总线的指令、参数和程序。3.2.3网关处理器1处理器2CAN1CAN2CAN3CAN4RS

422/485串口1RS

422/485串口23.2.3网关PrinterUPSCANBus

3Ethernet

2Ethernet

1CANBus

2CANBus

1WBUWCUWCURDi-32RDi-32RDo-16RAi-16dPSCRDi-32RDi-32RDi-32MOSRIO-C4.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.集控室机舱住 舱驾驶台OSOS是C-Chief

600系统的重要组成部分，其大部分操作都和OS有关。组成主计算机（MCU）显示器（VDU）集控室控制面板（CRP）或普通的PC键盘和鼠标3.2.4操作站OS及系统功能3.2.4操作站OS及系统功能主要任务和CAN网络中的数据采集或控制设备（即DPU）进行双向数据通讯，从DPU收集数据或向DPU传送指令、数据和程序对报警信息进行监控和报警信息的确认功能向驾驶台和轮机员舱室提供延伸报警信息在CAN网络和Ethernet局域网之间起网关的作用3.2.4操作站OS及系统功能一 人机交互接口四 综合控制功能三 监视与报警功能二 显示界面报警指示和控制区面板状态指示和操作控制区数字/字母小键盘和轨迹球鼠标输入区外接键盘USB接口一 人机交互接口3.2.4操作站OS及系统功能报警指示和控制区报警指示灯用于指示整个监控与报警系统的报警状态报警确认报警消音报警汇总查看一 人机交互接口面板状态指示和操作控制区电源指示灯故障指示灯控制权限激活/打开失效/关闭一 人机交互接口一 人机交互接口功能键数字/字母键轨迹球按键大连海事大学上边栏分组报警侧边栏主显示区二显示界面系统状态和日期命令控制和值班召唤报警指示区快捷工具按钮菜单栏二显示界面二显示界面二显示界面二显示界面二显示界面二显示界面二显示界面二显示界面消音方式CRP面板中的消音按钮上边栏中的消音按钮上边栏中的菜单二显示界面二显示界面二显示界面二显示界面确认方式CRP面板中的确认按钮上边栏中的确认按钮上边栏中的菜单通过每条报警信息前的ALARM按钮进行单个报警确认二显示界面二显示界面二显示界面二显示界面二显示界面三 监视与报警功能1 模拟量监视和报警高限（High）报警超高限（High-High）报警低限（Low）报警特点超低限（Low-Low）报警线路故障报警（传感器断线或短路）可避免频繁报警（滤波因子、不灵敏区、延时）三 监视与报警功能特点2 开关量监视和报警两个状态，断开或闭合输入信号来自继电器触点、位置开关、温度开关、液位开关和压力开关等为避免报警频繁，开关量报警也设有延时功能3 报警闭锁三 监视与报警功能在船舶机舱中，有些报警属于条件报警，当满足某种特定的条件时，不应该发出报警。如，当船舶在港时，与航行无关的报警都将被闭锁。可以对某一报警点或者报警组定义一个报警抑制信号来实现的，当条件满足时抑制信号有效。4 来自其他系统的报警信息三 监视与报警功能许多辅助系统都有自带监视和报警功能，例如：分油机控制系统曲柄箱油雾浓度监视报警系统燃油粘度控制系统火灾报警系统以上等系统除了在自身控制面板上发出报警，还可通过串行接口（RS485）将报警信号送至K-Chief

600，并进行统一的报警处理。5 报警确认三 监视与报警功能当报警发生时，

K-Chief

600系统可对单个报警或整个报警分组进行报警确认。6 柴油机排气温度监视监视各缸实际排烟温度；计算各缸排烟温度的平均值和偏差值；当差值超过允许范围时将发出排温偏差报警；7 历史参数曲线监视三 监视与报警功能以曲线的形式反映参数时变过程和趋势；8 油耗经济性监视通过DPU采集燃油流量、燃油温度、柴油机转速、轴输出功率和航速等信息，送至OS；实现对柴油机的油耗信息实时监视，进一步对各种操作的经济性进行评估；9 设备运转计时监视三 监视与报警功能掌握设备的运行时间（运行状态跟踪计时），如空压机、泵浦、风机和发电机等；统计结果可作为制定设备维修计划的重要参考；四 综合控制功能4电力管理系统5辅助设备的控制3PID过程反馈控制2阀门遥控泵的控制3.2.4操作站OS及系统功能1 泵的控制泵组顺序起动：与某一管系操作相关的两个或几个泵可以按照事先规定的顺序自动起动。主备用切换：当主用泵的出口压力低于设定值时，备用泵自动起动。失电自动起动：某些重要泵能够在全船失电后恢复供电时进行泵组自动起动，起动顺序由泵的控制逻辑决定。起动禁止：有两种情况需要进行起动禁止：一是在泵的出口压力建立期间，二是当主机或发电原动机停机等外部逻辑条件满足时。报警功能：当泵的控制系统发生下列情况时，将发出相应的报警①备用泵自动起动；②泵自动起动失败或跳闸；③备用异常报警。1 泵的控制泵自动控制的传感器可以是开关量传感器，也可以是模拟量传感器。采用模拟量传感器，则泵的起停极限值由DPU内部的数据库确定；采用开关量传感器，则泵的起停极限值由压力开关进行设定。1 泵的控制泵的逻辑控制程序及其起停极限值数据通过OS下载并存放于各个DPU，其中数据库还可通过OS或LOS进行修改。便捷性：泵的控制可在OS上的Mimic图上通过轨迹球或鼠标进行遥控操作，方便快捷。可靠性：由于程序和数据存放于DPU，即使OS停止运行，也能保证泵的逻辑控制正常进行。2 阀门遥控阀门遥控：是指对船舶各种管系当中的阀门进行远距离控制。通常是在专门的操作台上根据管路模拟图和具体作业需要通过操作手柄控制相关阀门的开启或关闭，进行特定的连通路径组态，以实现压载水调驳和燃油驳运等操作任务。对于液货船，则还可以进行装卸货操作。通信OSDPU阀门控制操作程序存放于DPU在OS的Mimic窗口中，可通过CRP对管路系统中的相应阀门进行操作2 阀门遥控2 阀门遥控ACTUATOROpenCommand只能对阀门进行开和关的控制，不能对开度进行连续控制DO单作用阀门控制DPURDo-16OpenDIDIRDi-32FeedbackClosedDPU2 阀门遥控双作用阀门控制ACTUATORCloseCommandOpen只能对阀门进行开和关的控制，不能对开度进行连续控制DORDo-16DODPUOpenDIDIRDi-32FeedbackClosedDPU2 阀门遥控带阀门定位器的双作用阀门控制ACTUATORFeedbackAnalogCloseCommandOpen适用于需要对阀门开度大小进行控制的场合DORDo-16DODPUAIRAi-16DPU2 阀门遥控带阀门定位器的单作用阀门控制ACTUATORFeedbackAnalog4~20mA AnalogCommand适用于需要对阀门开度大小进行控制的场合AORAo-8DPUAIRAi-16DPU3 PID过程反馈控制ACTUATORValvePositionClosePlus

outputComma